缺氧诱导因子—1α在腰椎间盘退行性病变过程中的研究进展

袭开春

doi：10.3969/j.issn.1007-614x.2014.21.4

摘 要 目的：最近有研究表明，缺氧诱导因子-1α在椎间盘细胞的重吸收与椎间盘细胞的生存方面可能发挥关键作用。本文主要对缺氧诱导因子-1α在腰椎间盘退行性病变过程中的研究进展进行综述。

关键词 缺氧诱导因子-1α 腰椎间盘退行性病变 研究进展

Research progress of hypoxia inducible factor-1α in the process of disc degeneration diseases

Xi Kaichun

MingShui Street Agency Community Health Service Center of Zhangqiu City，Shandong 250200

Abstract Recent studies have shown that hypoxia inducible factor-1α may play a crucial role on reabsorption of human intervertebral disc cells and the survival of intervertebral disc cells of lubar intervertebral disc protrusion.This paper mainly summarizes the research progress of hypoxia inducible factor-1α in the process of disc degeneration diseases.

Key words Hypoxia inducible factor-1α；Disc degeneration diseases；Research progress

椎间盘退行性疾病的流行病学趋势

腰背部疼痛是一个主要的公共卫生难题，可导致患者强烈的不适感和部分运动功能的丧失。导致相当沉重的经济负担和医疗费用开支。据报道，腰痛的终身患病率35%～85%，西方发达国家目前患病率20%～40%。腰痛病的病因学至今尚未清楚，但是椎间盘的退化可能作为其中的主要原因之一。当前对于症状明显的椎间盘退化的治疗模式主要是对症治疗，治疗疼痛和神经功能缺陷，没有针对退化性问题治疗或对退化性椎间盘进行生物力学上的功能性修补。因此，对于髓核细胞的表型、生存、代谢、基质构成和营养不良性钙化的调控机制做到更好的理解，可以帮助改善椎间盘退化性疾病的预防和治疗[1]。

椎间盘的生理特点

椎间盘的每个椎骨连在一起具有承担负荷功能，并且保持了脊柱的灵活性。健康人的椎间盘是由外围纤维环和中央髓核细胞以及上方和下方的软骨终板组成。髓核细胞在椎间盘基质的退化和维持中扮演关键性角色。病理组织学所见已经表明髓核细胞在退化过程中发生显著的退化性变化；细胞表型交替，细胞生存减少，代谢活性降低，基质生成的减少和髓核细胞的营养不良性钙化都可能对椎间盘的退化产生促进作用[2]。

缺氧诱导因子-1α在椎间盘退变中所起的作用

人类最早退变的组织是椎间盘组织，正常的椎间盘是无血管组织，养分供应主要是通过两个途径：第1个是终板途径，第2个是纤维环途径，纤维环外表面滋养血管纤维。在身体的生长发育和衰老过程中，椎间盘细胞和基质改变，中央部分主要是椎间盘髓核细胞的营养成分供应下降，由于髓核细胞的营养供应不足而导致的营养不良性钙化是椎间盘退行性病变发生的主要因素。椎间盘基质生成减少的幅度与范围与椎间盘发生的退行性病变的严重性具有因果联系。有研究已经证明，椎间盘基质生成的减少主要与细胞因子和酶激有关，其激活椎间盘相关的细胞因子和酶，并促进相关因子和酶的释放，充分发挥其在椎间盘退变中的重要作用[3]。

缺氧诱导因子-1α由一个α亚基（缺氧诱导因子-1α）和β亚基（缺氧诱导因子-1β）组成，缺氧诱导因子-1α是唯一的氧调节亚单位，在常氧条件下是非常不稳定的，通过泛素蛋白水解途径，迅速退化，缺氧可抑制缺氧诱导因子-1α降解；在常氧和缺氧情况下，缺氧诱导因子-1β均可表达。可能缺氧诱导因子的表达，缺氧诱导因子-1β可与缺氧诱导因子1α组合成形成二聚体，使缺氧诱导因子1具有活性，拮抗蛋白水解酶的降解。缺氧诱导因子1是机体细胞应对缺氧而进行反应调节的转录因子，并对一系列缺氧反应的靶基因具体的结合位点-缺氧反应原件相结合，缺氧的元素组合，可以激活靶基因的转录表达[4]。这些靶基因参与能量代谢、血管生成、细胞生长、细胞增殖、细胞凋亡、糖代谢、铁代谢、血管生成以及与肿瘤耐药性和椎间盘在缺氧条件基质的生成等密切相关的代谢。有研究已经证实，HIF-1α对维持内环境稳定起到非常重要的作用，它对于维持正常氧浓度和低氧浓度条件下的能量的产生以及软骨基质的生产，对维持关节软骨细胞的生存起着重要的作用。最近有研究表明，腰椎间盘突出症患者关节软骨中存在缺氧诱导因子-1α的表达，缺氧诱导因子-1α在椎间盘细胞的重吸收与椎间盘细胞的生存方面可能发挥关键作用。在组织缺氧情况下，缺氧诱导因子能直接激活结缔组织生长因子的转录。结缔组织生长因子促进血管生成的重点机制为以下几点：①表达结缔组织生长因子诱导的血管内皮细胞基质金属蛋白酶和降低TIMPs的表达，促进伤口愈合和肿瘤血管生成。②结缔组织生长因子直接促进细胞外基质的合成，因此具有提高新生血管形成的作用[5-6]。结缔组织生长因子能够提高细胞的黏附能力，并且能够促使由细胞表型转化而导致细胞凋亡水平明显提高。在对分离出的狗椎间盘髓核的脊索细胞中的结缔组织生长因子进行体外培养，研究发现结缔组织生长因子的基因表达与椎间盘软骨营养状况的程度关系已经不大。这项研究表明CTGF对髓核的合成、代谢的具有重要调节作用[7]。

参考文献

[1] 夏群，Steffen S，胡永成，等.椎间盘源性腰痛的诊断与治疗初步报告[J].中华骨科杂志，2007，27（3）：162-166.

[2] 郭钧，陈仲强，郭昭庆，等.椎间盘源性腰痛的诊断与治疗[J].中华骨科杂志，2007，27（3）：167-170.

[3] 吴伟平 ， 江建明 ， 瞿东滨 ， 等 . HIF-1α、MMP-2在退变腰椎间盘髓核中的表达及相关意义[J].南方医科大学学报，2010，30（5）：1152-1155.

[4] 王俊丰，贾长青，刘洪亮，等.缺氧诱导因子-1α和血管内皮生长因子在突出腰椎间盘中的表达及意义[J].中国组织化学与细胞化学杂志，2008，17（1）：65-69.

[5] 朱立新，王坤，曹延林，等.不同类型环氧化酶2抑制剂对椎间盘退变模型大鼠缺氧诱导因子1α和血管内皮生长因子表达的影响研究[J].中国全科医学，2013，16（3）：280-282.

[6] 范大平，陈艳昕，张一梅.非小细胞肺癌中缺氧诱导因子1α、葡萄糖转运蛋白1和 Glypican-3的表达及临床意义研究[J].中国全科医学，2010，13（21）：2342-2344.

[7] 裴洪，廖全明.GLUT-1在人类腰椎间盘中表达及研究意义[J].中国骨与关节杂志，2012，1（6）：639-643.